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1、第40卷第6期四川建筑科学研究2014年l2月SichuanBuildingScience9l超声波平测法检测混凝土裂缝深度郭伟玲,刘军(中交四航工程研究院有限公司,广东广州510230)摘要:以简化数学模型为基础,推导了超声波平测法检测裂缝深度的计算公式。根据超声波的传播原理,研究了超声波声速、实际声程和裂缝深度值的确定方法。在实验室制作试件,预设不同深度的垂直裂缝,采用平测法测定裂缝深度值,在此基础上,探讨了超声波平测法测定混凝土裂缝深度的精度和适用范围。关键词:超声波;平测法;裂缝深度中图分类号:Tul8文献标志码:A文章编号:1008—1933(2014)06—09
2、1—03CrackdepthinspectionofconcretestructureusingultrasonicplanetestingmethodGUOWeiling,LIUJun(CCCCFourthHarborEngineeringInstituteCo.,Ltd.,Guangzhou510230,China)Abstract:Basedonthesimplifiedmodel,theformulaofcraekdepthinspectedbyultrasonictestingmethodisdeduced.Accordingtotheprincipleofult
3、rasonictransmission。thedeterminingmethodsofultrasonicspeed,realsoundpathandcrackdeptharedescribed.Theconcretesamplesaremadeinthelaboratory,andthecracksnormaltotheinspectedfacearepreinstalled.Basedonthecrackdepthinspectionofthesamples.theaccuracyandapplicabilityoftheultrasonicdiscussed.Keyw
4、ords:ultrasonicwave;planetestingmethod;crackdepth需对平测时超声波在混凝土构件的传播规律作如下O引言基本假设:在建筑工程中,混凝土结构应用极其广泛,由于1)当超声波不跨裂缝传播时,其传播路线是直抗拉强度较低,养护方法、温度应力、干燥收缩以及线;受力损伤等都会使混凝土产生裂缝,因此绝大多数2)裂缝与构件测试面垂直;混凝土构件都是带裂缝工作的。裂缝的存在既3)忽略横波和边沿波的干涉影响;影响结构的美观和耐久性,又对结构的安全性造成4)不考虑钢筋对测试的影响。一定的影响。为了解裂缝的现状,分析其对结构的根据上述假设,建立超声波平测法
5、检测裂缝深损害情况,对混凝土的裂缝深度进行检测是十分必度的数学模型,其计算简图如图1所示。要的。裂缝深度检测常采用超声波平测法进行,根据国内外的研究成果,我国规范CECS21:2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》对超声波平测法作了一定的技术要求,但是由于现场测试的影响因素较多,超声波平测法检测裂缝深度技术还需进一步完善。1超声波平测法检测裂缝深度的基图1超声波检测裂缝深度数学模型本原理Fig.1Ultrasonicdetectionofcrackdepthmathematicmodel为了方便理论分析并推导裂缝深度计算公式,图中h为裂缝深度,为超声波收发换能器的中心距。
6、测量时,超声波发射换能器和接收换能器收稿日期:2014-05-29对称置于裂缝两侧,假设超声波在混凝土中的传播作者简介:郭伟玲(1963一),女,高级工程师,主要从事土工、土工合成材料、结构等的试验研究。速度为V,跨缝测量时超声波的传播距离为,传播E—mail:~un031l@126.com时间为t,则由三角关系可得:92四川建筑科学研究第4O卷由图2可知,在完好混凝土中,超声波并非沿混=√(吾)一()()凝土表面两个换能器的连线传播,而是沿表面一定将S=vt代入式(1),并经数学变换可得:深度以弧线形式传播,其声程既不是探头中心之间的距离,也不是探头边沿之间的距离J。因此
7、为提h=√(詈)一·(2)高裂缝深度测试的精度,应采用实际声程z代替换能器中心距进行计算。2检测方法对于现场测试法确定声速的情况,在完好混凝2.1超声波声速的确定土中,超声波的实际声程f为J:由式(2)可知,要确定混凝土裂缝深度,首先要f:Lb+}nl(5)确定超声波在混凝土中的声速。声速的确定通常有将f代替代人式(2),可得最终裂缝深度计算两种方法,直接计算法和现场测试法。裂缝深度测试时,根据构件尺寸和超声波波长的关系,超声波可=÷㈤近似认为是在无限大固体介质中传播。由超声波纵波的传播原理可知,在无限大固体介质传
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